重力坝的抗滑稳定分析.ppt

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1、水工建筑物习题课重力坝的抗滑稳定分析1、沿坝基面的抗滑稳定分析单一安全系数法、极限状态分析法（1）抗剪强度公式Ks=f(∑W-U)/∑P（2）抗剪断公式Ks’=[f’(∑W-U)+c’A]/∑P2、刚体极限平衡法（1）单斜面深层抗滑稳定计算①当整个可能滑动面基本上都由软弱结构面构成时，宜用抗剪强度公式计算，Ks值用1.05~1.3；②可能滑动面仅一部分通过软弱结构面，其余部分切穿岩体或混凝土，有条件提供一定抗滑力的抗力体时，应采用抗剪断公式核算，Ks’>2.3~3.0。（2）双斜面深层抗滑稳定计算①剩余推力法②被动抗力法③等安全系数法3、岸坡坝段的抗滑稳定分析（1）抗剪强度

2、公式K3=f(N-U)/S（2）抗剪断公式K’3=[f’(N-U)+c’A]/S其中S=√(T2+P2)重力坝的应力分析材料力学法分析1、基本假定2、边缘应力的计算（1）水平截面上的正应力σyu=∑W/B+6∑M/B2σyd=∑W/B-6∑M/B2（2）剪应力τu=（pu-σyu)nτd=（σyd-pd）m（3）水平正应力σxu=pu-τu*nσxd=pd+τd*m（4）正应力σ1u=（1+tan2φu)σyu-putan2φuσ1d=(1+m2)σyd-pdm23、考虑扬压力时的应力计算（1）求解边缘应力上游：τu=（pu-puu-σyu)nσxu=(pu-puu)-(p

3、u-puu-σyu)n2下游：τd=（σyd+pud-pd)mσxd=(pd-pud)+(σyd+pud-pd)m2主应力：σ1u=（1+n2)σyu-(pu-puu)n2σ2u=pu-puuσ1d=(1+m2)σyd-(pu-pud)m2σ2d=pd-pud例1某重力坝如下图所示，属一级建筑物，基本组合[Ks]=1.10，特殊组合[Ks]=1.05，材料容重为24KN/m3，水的容重为10KN/m3，摩擦系数为f=0.62，试分析该坝的抗滑稳定性。（注：图中高程及尺寸单位均为米）解：（1）设计水位情况（基本组合）抗滑稳定安全系数计算：自重：W1=24×8×85+24×75

4、×0.7×75÷2=63570(KN)坝底的长度：ab=8+75×0.7=60.5(m)扬压力：U=10×10×60.5+10(65-10)×60.5÷2=22687.5(KN)上游水压力：P1=10×65×65÷2=21125(KN)下游水压力：P2=10×10×10÷2=500(KN)下游水重：W2=10×10×0.7×10÷2=350(KN)公式：Ｋs=f.(∑W-U)/∑PＫs=0.62×(63570+350-22687.5)/(21125-500)=1.24（2）校核洪水位情况（特殊组合）抗滑稳定安全系数计算：扬压力：U=10×25×60.5+10(70-25)×

5、60.5÷2=28737.5(KN)上游水压力：P1=10×70×70÷2=24500(KN)下游水压力：P2=10×25×25÷2=3125(KN)下游水重：W2=10×25×0.7×25÷2=2187.5(KN)公式：Ｋs=f.(∑W-U)/∑PＫs=0.62×(63570+2187.5-28737.5)/(24500-3125)=1.07∵基本组合抗滑稳定安全系数：Ｋs=1.24＞[Ｋs]＝１.1０特殊组合抗滑稳定安全系数：Ｋs=1.07＞[Ｋs]＝１.05均符合规范要求∴该坝的抗滑稳定是安全的。例2已知混凝土的强度等级为C10，基岩的允许压应力为5000ka,某重力

6、坝剖面如图所示，上游正常高水位为50m，相应下游水位为15m，坝顶高程为60m，上游坝坡为1:0.2，下游坝坡为1:0.7，坝顶宽度为5m，在距上游坝面7m处设有排水孔幕，混凝土的容重γc=24KN/m3,水的容重γw=10KN/m3，渗透压力强度折减系数a=0.31(浪压力忽略不计）解：建基面顺水流方向总长度：T=（30-10）×0.2+5+（55-10）×0.7=40.5m排水孔距坝底中心O点的距离：40.5/2-7=13.25m（1）自重分为三块：W1=γc×4×（30-10）=960KN距O点：20.25-2/3×4=17.58mW2=γc×5×(60-10)=60

7、00KN距O点：20.25-4-2.5=13.75mW3=γc×1/2×（55-10）×0.7×（55-10）=17010KN距O点：20.25-4-5-1/3×（55-10）×0.7=0.75m（2）水重：W4=γw×4×（50-10）=800KN距O点：20.25-2=18.75mW5=γw×1/2×（30-10）×0.2×（30-10）=400KN距O点：20.25-1/3×4=18.92m（3）水平水压力：上游：P=1/2γw×(50-10)2=8000KN距O点高：1/3×(50-10)=13.33m下游